简答题

圆柱形电容器是由半径为R1的导线和与它同轴的内半径为R2的导体圆筒构成的,其长为l,其间充满了介电常量为ε的介质.设沿轴线单位长度导线上的电荷为λ,圆筒的电荷为-λ,略去边缘效应.求:  (1)两极的电势差U;  (2)介质中的电场强度E、电位移D;  (3)电容C,它是真空时电容的多少倍?

正确答案

质中的电场强度和电位移是轴对称分布的.在内外半径之间作一个半径为r、长为l的圆柱形高斯面,侧面为S0,上下两底面分别为S1和S2.通过高斯面的电位移通量为
高斯面包围的自由电荷为q=λl,根据介质中的高斯定理Φd = q,
可得电位为D=λ/2πr,方向垂直中心轴向外.
电场强度为E=D/ε=λ/2πεr,方向也垂直中心轴向外.
取一条电力线为积分路径,电势差为

答案解析

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